日前，beat365和核物理與核技術國家重點實驗室（beat365）實驗核物理團隊依靠系統可靠的實驗觀測和分析，發現了豐中子核16C中的線性鍊狀分子結構，在不穩定核奇特結構實驗研究中取得重要進展。結果發表在物理評論快報。

不穩定原子核占有核素版圖的絕大部分區域，近20多年來在實驗室中逐步産生出來，表現出一系列新奇的結構和動力學性質，也帶來新的應用前景。其中，豐中子原子核的特别奇異的線性鍊狀分子結構已有多年理論預言，但實驗發現十分困難，需用多種證據相互印證。此前多個實驗組在14C中觀察到鍊狀分子态的個别證據（如北大組的前期工作[Phys. Rev. C 95, 021303R(2017) ]）。 此次北大組在更加豐中子的16C中，通過反應Q值、能級、自旋、特征衰變綱圖等多個觀測量，完整确認了π2σ2構型的正宇稱線性鍊狀分子轉動帶的四個成員，成為這種結構研究的一項重要跨越。

此項研究的實驗探測在我國的大科學裝置蘭州重離子加速器(HIRFL)上的RIBLL1放射性束流線上完成。實驗采用每核子23.5 MeV的16C次級束流，通過非彈散射将16C激發到集團破裂阈值之上的高激發态。采用精密的零度粒子望遠鏡和多套大角度的探測器組合，精确測量末态全部三個粒子。通過全粒子能動量守恒關系逐事件推知入射粒子能量，避開了放射性次級束流能量擴散的缺陷，首次在彈核碎裂型次級束實驗中得到分辨率很高的Q值譜，從而清晰的識别出16C的選擇性衰變路徑。分析過程并采用特殊方法區分了相鄰矽微條信号的真假來源，大大提高了最終獲得的多重關聯真實事件數，從而在足夠的統計下通過模型獨立的角關聯分析獲得了分子轉動帶頭号成員的自旋。實驗最終确認了價中子處于π2σ2構型的正宇稱線性鍊狀分子轉動帶的四個成員：16.5 MeV(0+)、17.3 MeV(2+)、19.4 MeV(4+) 和21.6 MeV(6+)。圖1概略顯示了觀察到的分子帶成員及其衰變特性。實驗還觀察到一個可能的純σ4構型的分子态（27.2 MeV），為後續實驗提供了指引。

此項工作發表在Physics Review Letters 124,192501(2020) (鍊接https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.124.192501)，beat365博士研究生劉洋為第一作者，葉沿林教授為通訊作者；合作單位包括中國科學院近代物理研究所、湖州大學、哈爾濱工程大學、日本北見工業大學和日本北海道大學。研究工作得到科技部重點研發計劃項目和國家自然科學基金委項目等的經費支持。